(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波ボリューム内の対象物の動きを追跡するための方法であって、
患者内の解剖学的構造及び対象物の少なくとも一部分を表すイメージング・データを有する少なくとも第１及び第２の超音波データ・ボリュームを取得する段階（２２１）であって、前記第２のボリュームが前記第１のボリュームより後の時点に取得される、当該段階（２２１）と、
前記第１のボリュームに基づいた第１の画像（２７０）上で前記対象物と前記解剖学的構造との間の第１の関係を特定する段階と、
前記第２のボリュームに基づいた第２の画像（２７２）上で前記対象物と前記解剖学的構造との間の第２の関係を特定する段階と、
前記第１及び第２の関係の内の少なくとも一方に基づいて前記対象物の動きを決定する段階と、
を有し、
前記解剖学的構造が恥骨（２０４）を含み、且つ前記対象物が胎児頭（２０６）を含んでおり、
前記第１の関係を特定する段階は、
前記第１の画像（２７０）上で特定された前記恥骨（２０４）に平行な第１のマーカー（３００）と、前記胎児頭（２０６）の頭頂骨の開始点に基づいて前記第１の画像（２７０）上で特定された第２のマーカー（３０２）であって、前記頭頂骨の前記開始点における接線に基づいて特定された前記第２のマーカー（３０２）又は、前記胎児頭（２０６）に関連した中線（３２８）との間の角度関係を計算する段階（２３４）を含んでいる、方法。
【請求項２】
更に、前記第１のボリュームに基づいた前記第１の画像（２７０）上に目印（２４６）を表示する段階と、
前記解剖学的構造と前記目印（２４６）との間の関係に基づいて前記第１のボリュームを調節する段階と、
を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の関係は更に、前記第１の画像（２７０）上で前記対象物の第１の輪郭（２７６）を特定することを含み、
前記第２の関係は更に、前記第２の画像（２７２）上で前記対象物の第２の輪郭（２８４）を特定することを含み、
前記の決定する段階は更に、前記第１及び第２の輪郭（２７６，２８４）の位置を相互及び前記解剖学的構造の少なくとも一方に対して比較する段階を含んでいる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の関係を特定する段階は、
前記第２の画像（２７２）上で前記恥骨（２０４）に平行な第３のマーカー（３０４）を特定し、
前記胎児頭（２０６）の頭頂骨の開始点に基づいて前記第２の画像（２７２）上に第４のマーカー（３０６）を特定し、該第４のマーカー（３０６）は更に前記頭頂骨の前記開始点における接線に基づいて定め、
前記第３及び第４のマーカー（３０４，３０６）の間の角度関係を計算する段階（２３４）、を含んでいる、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の関係を特定する段階は、
前記第１の画像（２７０）上で前記胎児頭（２０６）に関連した中線（３２８）を特定し、
前記第１の画像（２７０）上で前記恥骨（２０４）に平行な第１のマーカー（３００）を特定し、
前記中線（３２８）と前記第１のマーカー（３００）との間の角度関係を計算する段階を含んでいる、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
各々が患者内の恥骨結合（恥骨２０４）及び胎児頭（２０６）の少なくとも一部分を表すイメージング・データを含んでいる複数の超音波データ・ボリュームを取得するトランスデューサ（１０６）と、
前記ボリュームに基づいて少なくとも１つの画像を表示するための表示装置（１１８）と、
オペレータからの入力を受け入れるためのユーザ・インターフェース（１２４）であって、前記入力は前記少なくとも１つの画像内の前記恥骨（２０４）及び前記胎児頭（２０６）の少なくとも一方に基づいて定められており、前記表示装置（１１８）が前記入力に基づいて前記患者に対する前記胎児頭（２０６）の関係を示すようにした、ユーザ・インターフェース（１２４）と、
前記恥骨（２０４）と前記胎児頭（２０６）との間の角度関係（２３４）を決定するように構成されているプロセッサ・モジュール（１１６）と、
を有し、
前記プロセッサ・モジュール（１１６）は、前記第１の画像（２７０）上で特定された前記恥骨（２０４）に平行な第１のマーカー（３００）と、前記胎児頭（２０６）の頭頂骨の開始点に基づいて前記第１の画像（２７０）上で特定された第２のマーカー（３０２）であって、前記頭頂骨の前記開始点における接線に基づいて特定された前記第２のマーカー（３０２）又は、前記胎児頭（２０６）に関連した中線（３２８）との間の角度関係を計算する超音波システム（１００）。
【請求項７】
前記表示装置（１１８）は更に、第１のボリュームから第１及び第２の直交画像（２４０，２４２）を表示し、前記システム（１００）は更に、前記第１及び第２の直交画像（２４０，２４２）上に第１及び第２の目印（２４６，２４８）をそれぞれ表示するように構成されているプロセッサ・モジュール（１１６）を含んでおり、前記第１のボリュームは前記患者内の解剖学的構造と前記第１及び第２の目印（２４６，２４８）とに基づいて調節される、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記表示装置（１１８）は、第１及び第２のボリュームに基づいた第１及び第２の画像（２７０，２７２）をそれぞれ表示するように構成されており、また前記ユーザ・インターフェース（１２４）は更に、前記第１及び第２の画像（２７０，２７２）内の前記胎児頭（２０６）に関連した少なくとも第１及び第２の点（２７８，２８０）をそれぞれ受け入れるように構成されており、また前記システム（１００）は更に、前記第１及び第２の画像（２７０，２７２）上の前記胎児頭（２０６）の少なくとも一部分の第１及び第２の輪郭（２７６，２８４）をそれぞれ決定するように構成されているプロセッサ・モジュール１１６を含んでおり、また前記第１及び第２の輪郭（２７６，２８４）は前記少なくとも第１及び第２の点（２７８，２８０）に基づいて定められ、また前記表示装置（１１８）は更に、前記第１及び第２の画像（２７０，２７２）の少なくとも一方に前記第１及び第２の輪郭（２７６，２８４）を同時に表示する、請求項６記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記システム（１００）は、手持ち式システム（１７６）、ポータブル・システム、ミニチュア型システム（１３０）及びコンソール・ベースのシステム（１４５）の内の１つである、請求項６記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、超音波に関するものであり、より具体的には、超音波イメージングを使用して分娩第２期中の進行状況を決定することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分娩第２期に、胎児又は赤ん坊が子宮筋の収縮（これはまた、陣痛として知られている）によって産道を通って押し出される。各々の出産は相異なり、或るものは素早く進行するが、他の場合には進行していないように思われることがある。多くの出産では、胎児は母親の背中の方を向いた前方位で生まれる。しかしながら、胎児によっては、後方位を向いていて、母親の骨盤を通るのに困難なより多くの時間がかかることがある。
【０００３】
分娩第２期中の胎児の進行状況を決定することは困難である。助産師、医師又は他の医療従事者は、周期的に胎児の現在の位置を決定し且つ分娩の進行を検出しようと思うことがある。進行が満足なものでない場合、介入処置を行うことを考慮する必要がある。しかしながら、ゆっくり進行している場合、帝王切開のような重大な処置を遅らせることが望ましいことがある。進行しているレベルを適切に決定することは困難であり、またこのような決定は、実施者の熟練度に少なくとも部分的に基づいていて非常に主観的である。
【特許文献１】米国特許第６６６９６５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、分娩第２期中の胎児の位置を監視する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、超音波ボリューム内の対象物の動きを追跡するための方法を提供し、本方法は、患者内の解剖学的構造及び対象物の少なくとも一部分を表すイメージング・データを有する少なくとも第１及び第２の超音波データ・ボリュームを取得する段階を含む。前記第２のボリュームは前記第１のボリュームより後の時点に取得される。次に、第１のボリュームに基づいた第１の画像上で前記対象物と前記解剖学的構造との間の第１の関係を特定する。また、第２のボリュームに基づいた第２の画像上で前記対象物と前記解剖学的構造との間の第２の関係を特定する。そして、前記第１及び第２の関係の内の少なくとも一方に基づいて前記対象物の動きを決定する。
【０００６】
別の実施形態では、超音波データ・ボリュームを設定するためのトランスデューサを含む超音波システムを提供する。各々のボリュームは、患者内の恥骨及び胎児頭の少なくとも一部分を表すイメージング・データを有する。各々のボリュームは時間の経過につれて取得される。本システムはまた、表示装置及びユーザ・インターフェースを含む。表示装置は、それらのボリュームに基づいて少なくとも１つの画像を表示する。ユーザ・インターフェースはオペレータからの入力を受け入れる。この入力は少なくとも１つの画像内の恥骨及び胎児頭の少なくとも一方に基づいており、また表示装置は該入力に基づいて患者に対する胎児頭の関係を示す。
【０００７】
更に別の実施形態では、分娩中の胎児の進行状況を決定するための方法を提供し、本方法は、患者内の恥骨及び胎児頭の少なくとも一部分を表すイメージング・データを有する第１の超音波データ・ボリュームにアクセスする段階を含む。次いで、第１のボリュームに基づいた第１の画像上で胎児頭と恥骨との間の第１の関係を特定する。次に、恥骨及び胎児頭の少なくとも一部分を表すイメージング・データを有する第２の超音波データ・ボリュームにアクセスする。第２のボリュームは第１のボリュームより後の時点で取得されており、第１及び第２のボリュームは恥骨に関して位置合わせする。次に、第２のボリュームに基づいた第２の画像上で胎児頭と恥骨との間の第２の関係を特定し、そして前記第１及び第２の関係の内の少なくとも一方に基づいて胎児頭の進行状況を決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上記の概要、並びに本発明の特定の実施形態についての以下の詳しい説明は、添付の図面を参照して読めばより良く理解されよう。図面に様々な実施形態の機能ブロックの図を示しているが、それらの機能ブロックは必ずしもハードウエア回路間の分割を表しているものではない。例えば、機能ブロックの１つ又は複数（例えば、プロセッサ又はメモリ）は、単一体のハードウエア（例えば、汎用信号プロセッサ又はランダム・アクセス・メモリ、ハードディスク、或いは同様なもの）で具現化することができる。同様に、プログラムは、独立プログラムであってよく、またオペレーティング・システム内のサブルーチンとして取り入れることができ、またインストールされたソフトウエア・パッケージ内の機能などであってよい。ここで、様々な実施形態が、図面に示されている配置構成及び手段に制限されないことを理解されたい。
【０００９】
また本書において、単に「素子」又は「段階」と記載することがあるが、特に明記していない場合、これは複数の素子又は段階を排除するものではないことを理解されたい。更に、本発明の「一実施形態」と云う場合、これは、その記載した特徴を取り入れている追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈すべきではない。また更に、特定の特性を持つ１つ又は複数の素子を「有する」又は「持っている」実施形態は、特に否定しない限り、その特性を持たない付加的な同様な素子を含むことができる。
【００１０】
図１は、送信器１０２を含む超音波システム１００を例示しており、送信器１０２はトランスデューサ１０６内の素子１０４（例えば、圧電素子）のアレイを駆動して、身体（物体）内に超音波パルス信号を放出させる。これらの素子１０４は、例えば、２次元に配列することができる。様々な幾何学的形状を用いることができる。超音波信号は、脂肪組織、筋肉組織及び骨のような身体内の構造から後方散乱されて、素子１０４へ戻るエコーを発生させる。エコーは受信器１０８によって受信される。受信されたエコーはビームフォーマ１１０に通され、ビームフォーマ１１０はビーム形成を行って、ＲＦ信号を出力する。次いで、ＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２に通される。代替態様では、ＲＦプロセッサ１１２は複素復調器（図示せず）を含むことができ、複素復調器はＲＦ信号を復調して、エコー信号を表すＩＱデータ対を形成する。次いで、ＲＦ又はＩＱ信号データは保存のためにメモリ１１４に直接送られる。
【００１１】
超音波システム１００はまた、取得された超音波情報（例えば、ＲＦ信号データ又はＩＱデータ対）を処理し且つ表示装置１１８で表示するために超音波情報のフレームを作成するプロセッサ・モジュール１１６を含む。プロセッサ・モジュール１１６は、取得された超音波情報について複数の選択可能な超音波モダリティに従って１つ又は複数の処理演算を遂行するように構成されている。取得された超音波情報は、エコー信号を受信するにつれて走査期間中に実時間で処理し表示することができる。これに加えて又はこれに代えて、超音波情報は走査期間中は一時的にメモリ１１４に保存し、次いでオフライン動作で処理して表示することができる。
【００１２】
プロセッサ・モジュール１１６はユーザ・インターフェース１２４に接続され、ユーザ・インターフェース１２４は以下により詳しく説明するようにプロセッサ・モジュール１１６の動作を制御することができる。表示装置１１８は、診断用超音波画像を含む患者情報を診断及び分析のためにユーザに提供する１つ又は複数の１つ又は複数のモニタを有する。メモリ１１４及びメモリ１２２の一方又は両方が三次元（３Ｄ）データ・セット又は超音波データ・ボリュームを記憶することができ、それらのボリュームは２Ｄ及び３Ｄ画像を提供するためにアクセスされる。また、例えば実時間３Ｄ又は４Ｄ表示を提供するために、時間につれて複数の相次ぐボリュームを取得して保存することができる。それらの画像は修正することができ、またユーザ・インターフェース１２４を使用して表示装置１１８の表示設定を手動で調節することができる。
【００１３】
超音波システム１００はしばしば、婦人の妊娠中に、妊娠の経過を記録すると共に胎児を診察するために使用されている。前に述べたように、分娩の際、医療従事者は典型的には、産道を通る胎児の進行状況又は進行不足を決定するために物理的検査に依存している。図２は、超音波イメージングを使用した分娩第２期中の分娩の進行状況の一例を示す。第１及び第２の画像２００及び２０２は、異なる時点に取得された２つの異なるボリュームに基づいた縦断面画像である。第１及び第２の画像２００及び２０２は表示装置１１８上に表示することができる。例えば、第１のボリュームを取得し、次いで、１０分又は１５分のような時間の経過後に第２のボリュームを取得することができる。一実施形態では、１０分又は１５分のような最小の経過時間を設定することができる。一実施形態では、オペレータによって矢印２１２及び２１４のような注釈を使用して、胎児頭２０６の移動方向を大体示すことができる。
【００１４】
患者内の恥骨結合（恥骨）２０４及び胎児頭２０６が第１及び第２の画像２００及び２０２の両方の中に画像化される。恥骨２０４は骨構造であり、従って、たとえ画像の分解能又は品質が他の走査用途で使用できるものよりも比較的低い場合でも、超音波画像上で特定することが比較的容易である。胎児頭２０６の位置は、胎児頭２０６の頂部及び側部を形成する頭頂骨を特定することによって決定することができる。
【００１５】
第１及び第２の図面２０８及び２１０は第１及び第２の画像２００及び２０２にそれぞれ関連している。第１及び第２の図面２０８及び２１０はまた恥骨２０４及び胎児頭２０６を示す。第１及び第２の図面２０８及び２１０において、恥骨２０４と胎児頭２０６との関係は決定するのが容易であり、第１の図面２０８から第２の図面２１０へ分娩が進行していることを決定することができる。同様に、第１及び第２の画像２００及び２０２を参照すると、恥骨２０４と胎児頭２０６との関係及び／又は１つの超音波画像から次の画像までの胎児頭２０６の位置を超音波システム１００のオペレータによって特定して、分娩の進行状況を診察することができる。
【００１６】
図３は、分娩第２期中の進行状況を診察するためのように超音波ボリューム内の対象物の動きを追跡するために、図１の超音波システム１００を使用するための方法を例示する。一実施形態では、対象物は、分娩中に追跡する胎児頭とすることができる。別の実施形態では、対象物は、患者の消化管内の異物のような、追跡することのできる異物又は他の障害物とすることができる。段階２２０で、オペレータが、恥骨下位置に配置したトランスデューサ１０６で走査を開始する。ユーザ・インターフェース１２４により、オペレータは深さ及びスケールのような走査パラメータを調節することができ、走査パラメータは複数のボリュームの取得にわたって一定にしておく。ここで、他の構造及び対象物をイメージングするためにトランスデューサの異なる位置決めを用いることができることに留意されたい。段階２２１で、超音波データ・ボリュームを取得し、それをメモリ１２２に保存することができる。一旦ボリュームが保存されると、オペレータは患者から離れることができる。従って、ボリュームの分析は患者から離れた場所で行うことができる。
【００１７】
段階２２２で、オペレータは、段階２２１でのボリュームに基づいた１つ又は複数の画像を表示装置１１８上に表示する。図４は、超音波データ・ボリュームに基づいた３つの直交画像を例示する。この例で、第１、第２及び第３の画像２４０、２４２及び２４４は、それぞれ縦断面、横断面及び冠状断面画像に対応していて、同時に表示することができる。一実施形態では、オペレータは第１、第２及び第３の画像２４０、２４２及び２４４を切り換えて、１つの画像を表示するか又は２つの選択した直交画像を同時に表示することができる。もし表示装置１１８が大きい場合には、オペレータは画像２４０〜２４４の全てを同時に表示するように選択することができ、他方、表示装置１１８が小さい場合には、オペレータは一度に１つの画像を表示するように選択することができる。
【００１８】
段階２２３で、オペレータは、第１及び第２の画像２４０及び２４２上にオーバーレイされる目印をアクティブにする。その代わりに、プロセッサ・モジュール１１６により目印を自動的に生成して表示する。再び図４を参照して説明すると、第１及び第２の目印２４６及び２４８がそれぞれ第１及び第２の画像２４０及び２４２上にオーバーレイされる。第１及び第２の目印２４６及び２４８は幾何学的目印であるが、他の形状、色などを用いることができる。この例では、第１の目印２４６は「Ｌ」字形であり、その第１の部分２５０が表示装置１１８に対して垂直に延在し且つ第１の画像２４０の水平方向中心に配置される。第２の部分２５２は、第１の画像２４０の頂部から所定の距離の所で第１の部分２５０に対して直角に延在する。第２の目印２４８は「Ｔ」字形であり、その第１の部分２５４が表示装置１１８に対して垂直に延在し且つ第２の画像２４２の水平方向中心に配置される。第２の部分２５６は、第２の画像２４２の頂部から所定の距離の所で第１の部分２５４に対して直角に延在する。一実施形態では、第１及び第２の目印２４６及び２４８はオペレータによって再位置決めし及び／又は形状又は配向を変更することができるが、第１及び第２の目印２４６及び２４８は１つの取得したボリュームから次のものまで一定に留めて、同じ組織が相次ぐ各々のボリュームに含まれるようにそれらのボリュームを位置合わせするための視覚可能な手掛かりをオペレータに提供する。
【００１９】
段階２２４で、オペレータは、縦断面画像（これは図４の第１の画像２４０である）において患者の所望の解剖学的構造、この例では恥骨２０４を特定する。オペレータは、例えば回転及び／又は平行移動によって、必要に応じてボリュームを調節して、第１の目印２４６に対して第１の画像２４０内の恥骨２０４を位置決めする。一実施形態では、恥骨２０４が第１の目印２４６の第１の部分２５０の左側で且つ第２の部分２５２の上側にあるように、ボリュームを調節する。ここで、身体の他の区域をイメージングしている場合、他の解剖学的構造を目印２４６に対して位置合わせすることができることを理解されたい。
【００２０】
段階２２５で、オペレータは横断面画像（これは図４の第２の画像２４２である）において恥骨２０４を特定する。オペレータは、恥骨２０４が第２の画像２４２内で第２の目印２４８に対して位置決めされるようにボリュームを調節する。一実施形態では、オペレータは、第２の目印２４８の第１の部分２５４が恥骨２０４の中心（図示せず）に沿って恥骨２０４と交差するようにボリュームを調節する。また、ボリュームは第２の部分２５６の上方に恥骨２０４を位置決めするように調節される。ここで、患者の解剖学的構造（例えば、恥骨又は他の解剖学的構造）の配向は、その配向が相次ぐ各々のボリュームを通じて一定である限り目印に対して他の配向にすることができることを理解されたい。
【００２１】
一実施形態では、（段階２２４及び２２５で）ボリュームを第１及び第２の目印２４６及び２４８に対して調節する行為は、オペレータがボリュームの位置に関して満足するまで繰り返すことができる。このプロセスはボリュームを空間内で位置合わせして、その後のボリュームを同様に位置合わせすることができるように再現可能な目印を提供する。この態様では、たとえその後のボリュームが、患者の動き及びトランスデューサ１０６の再位置決めに起因して正確に同じ位置で取得され得なかったとしても、時間につれて取得される複数のボリュームを同じやり方で配向することができ、従って互いに対して比較することができる。表示装置１１８の大きさ及び／又は能力に依存して、オペレータは第１及び第２の画像２４０及び２４２の両方を同時に観察することができ、或いはボリュームの位置に関して満足が得られるまで２つの画像を一方から他方へ、またその逆に切り換えることができる。この例では、第３の画像２４４は位置決めのためには使用されない。
【００２２】
時間につれての胎児頭２０６の輪郭の位置の変化及び／又は時間につれての患者の解剖学的構造と胎児頭２０６との間の角度関係の変化のような、保存されたボリュームに基づいた分娩の進行状況を決定するために幾つかの方法を使用することができる。また、時間につれての胎児頭２０６の回転も決定することができる。以下の記述は分娩の進行に関するものであるが、本発明方法はボリューム内の時間につれて追跡し比較することのできる他の解剖学的及び対象物に等しく適用される。
【００２３】
代替の態様として、解剖学的構造を目印に対して位置決めすることは、段階２２１でボリュームを取得して保存する前に、走査中に達成することができる。例えば、オペレータは、走査を行っている間に、解剖学的構造及び関心のある対象物（この場合、胎児頭２０６（図２））の両方が表示装置１１８上で観察される超音波画像の中にあることを検証することができる。一実施形態では、オペレータは、目印がオーバーレイされている１つ又は複数の画像を実時間で観察し、トランスデューサ１０６の位置を調節して、解剖学的構造を目印に対して位置決めすることができる。ボリュームの回転及び／又は平行移動のような付加的な調節は、前に述べたようにボリュームを保存した後に達成することができる。
【００２４】
図５は、相異なる時点に取得されたデータ・ボリュームに基づいて分娩の進行状況を決定する例を示す。例示されている第１、第２及び第３の画像２７０、２７２及び２７４はそれぞれ第１、第２及び第３のボリュームの縦断面画像に対応する。ボリュームは図示されていない。例えば、第２のボリュームは第１のボリュームの取得から１５分後に取得することができ、また第３のボリュームは第２のボリュームの取得から１０分後に取得することができる。
【００２５】
図３に戻って説明すると、胎児頭２０６の輪郭の位置について先ず考察する。段階２３０で、オペレータはユーザ・インターフェース１２４を使用して、第１の画像２７０上に第１の輪郭２７６を描くことができる。第１の輪郭２７６は、胎児頭２０６の頭頂骨に沿って、第１、第２及び第３の点２７８、２８０及び２８２のような１つ又は複数の点を選択することによって生成することができる。次いで、プロセッサ・モジュール１１６が、エッジ検出及び所定の複数の形の内の１つ以上を適用して第１の輪郭２７６を生成することができる。随意選択により、オペレータは、胎児頭２０６の実際の輪郭により良く整合するように第１の輪郭２７６をドラッグすることによって、自動的に又は半自動的に生成された輪郭を修正することができる。その代わりに、オペレータは第１の輪郭２７６を手動で描くことができる。段階２３１で、プロセッサ・モジュール１１６は、例えばオーバーレイにより、第１の画像２７０上に第１の輪郭２７６を表示することができる。第１の輪郭２７６はメモリ１２２内に別個のファイルとして保存することができる。
【００２６】
第１の輪郭２７６を描いた後、オペレータは或る期間待ってから第２のボリュームを取得することができる。この期間は、これまでの経験、第１の画像２７０上の胎児頭２０６の位置、患者の健康状態、分娩において経過した時間の長さ等に基づいて定めることができる。この期間の経過後、オペレータは段階２２０〜２２５を繰り返して、第２のボリュームを取得して位置合わせすることができる。第１及び第２のボリュームの両方を取得するために同じイメージング・パラメータが使用される。段階２２４及び２２５で、同じ第１及び第２の目印２４６及び２４８が使用される。従って、目印に対する患者の解剖学的構造の配向は第１のボリュームとその後のボリュームにおいて同じである。
【００２７】
段階２３０で、オペレータは第２の画像２７２上に第２の輪郭２８４を生成する。段階２３１で、プロセッサ・モジュール１１６は第２の画像２７２上に第１及び第２の輪郭２７６及び２８４の両方を表示する。第１及び第２の画像２７０及び２７２は、同じ配向を持ち且つ実質的に同じ患者解剖学的構造を持つ第１及び第２のボリュームにそれぞれ基づいている。従って、オペレータは第１及び第２の輪郭２７６及び２８４を比較して、胎児頭２０６が患者の解剖学的構造に対してどのように動いているかどうかを決定し、従って分娩が進行したかどうかを決定することができる。別の実施形態では、プロセッサ・モジュール１１６が第１及び第２の輪郭２７６及び２８４の間の差、例えばこれらの２つの間の推定距離をセンチメートル単位で自動的に決定して、表示装置１１８上にその差を表示することができる。
【００２８】
上記のプロセスは任意の回数繰り返して、データ・ボリュームを取得して調節し、輪郭を描き、そして現在の輪郭を１つ又は複数の以前の輪郭と比較することができる。例えば、第３の画像２７４は第３のボリュームに基づいたものである。オペレータは、第１及び第２の輪郭２７６及び２８４よりも一様でない湾曲した形状を持つ第３の輪郭２８６を生成する。この例では、第３の画像２７４内に頭(caput）２８８すなわち軟組織腫脹が表示され、これは、患者のための更なる行動方針を決定するときに介護者が使用することのできる情報である。輪郭２７６、２８４及び２８６はユーザ・インターフェース１２４を使用してオン／オフの切換えができ、これにより輪郭２７６、２８４及び２８６の１つ又は複数を除くことができ、また輪郭２７６、２８４及び２８６の全てを除くことができ、もってオペレータが障害物のない超音波画像を観察できるようにする。また、これらの輪郭は、異なる色、表示線の太さ、表示線の形などのような、異なる表現を用いて表示することができる。
【００２９】
図３の段階２２５に戻って説明すると、別の実施形態では、患者の解剖学的構造と患者内の胎児頭２０６又は他の対象物との間の角度関係に基づいて分娩の進行状況を決定することができる。図６は、図５の第１、第２及び第３の画像２７０、２７２及び２７４を示している。従って、同じ画像を使用することにより、角度関係及び輪郭の一方及び両方に基づいて分娩の進行状況を決定することができる。
【００３０】
段階２３２で、オペレータは、恥骨２０４に対して、例えば、恥骨２０４の下側の縁に沿って第１のマーカー３００を位置決めすることができる。第１のマーカー３００は表示装置１１８に対して水平に位置合わせすることができる。段階２３３で、オペレータは胎児頭２０６の頭頂骨に対して第２のマーカー３０２を位置決めすることができる。例えば、オペレータは、ほぼ頭頂骨の開始点である第１の画像２７０上の一点（図示せず）を選択することができる。プロセッサ・モジュール１１６は、選択された点に接線として線（第２のマーカー３０２）を生成することができる。再び、オペレータはユーザ・インターフェース１２４により手動で第１及び第２のマーカー３００及び３０２を調節することができる。一実施形態では、第１及び第２のマーカー３００及び３０２は、マウス等によりオペレータによって解剖学的構造に対して所望の位置及び配向に動かすことができる。
【００３１】
段階２３４で、プロセッサ・モジュール１１６が第１及び第２のマーカー３００及び３０２に基づいて角度関係を決定する。度単位で表される角度は、例えば、第１及び第２のマーカー３００及び３０２の間で決定され且つ表示装置１１８の一方の側に別個に（図示せず）表すことができる。従って、本方法は（患者の解剖学的構造に基づいて定めた）第１のマーカー３００と（胎児頭２０６に基づいて定めた）第２のマーカー３０２とに基づいた角度関係を提供する。
【００３２】
角度関係は、第２の画像２７２上に第１及び第２のマーカー３０４及び３０６を位置決めし、また第３の画像２７４上に第１及び第２のマーカー３０８及び３１０を位置決めすることによって、第２及び第３の画像２７２及び２７４についても決定することができる。角度関係の変化は、例えば、表示装置１１８の一方の側に沿って度単位で表し、及び／又は１つ又は複数の以前の測定値に対する変化量で表すことができる。この例では、第１、第２及び第３の画像２７０、２７２及び２７４のマーカーは、単一の画像上に表示した場合には視覚的に混同を生じるさせることがある。従って、第１、第２及び第３の画像２７０、２７２及び２７４の２つ以上を表示装置１１８上に同時に表示することができる。別の実施形態では、オペレータが相異なる画像からのマーカーをオン及びオフに切り換えながら、単一の画像を表示することができる。例えば、オペレータは時間に基づいた順序でこれらのマーカーを循環的に表示して、分娩の進行を表示することができる。
【００３３】
分娩はまた、複数のボリュームの複数の画像の中の胎児頭２０６の回転を検出することによって診察することができる。図７は、患者の解剖学的及び胎児頭２０６の横断面画像及び対応する概略図を例示する。第１及び第２の画像３２０及び３２２は、図３ついて述べたように取得されて調節された第１及び第２のボリュームに基づいた横断面画像であってよい。第１及び第２の図面３２４及び３２６は第１及び第２の画像３２０及び３２２にそれぞれ対応する。
【００３４】
図３に戻って説明すると、段階２３５で、オペレータは（第１のボリュームに基づいた）第１の画像３２０を表示し、次いで第１の図面３２４内の胎児頭２０６の第１の中線３３０の位置に対応する第１の中線３２８を引くことができる。同様に、第２のボリュームに基づいた第２の画像３２２において、オペレータはユーザ・インターフェース１２４を使用して、第２の図面３２６内の第２の中線３３４の位置に対応する第２の中線３３２を引く。プロセッサ・モジュール１１６が、第１及び第２の中線３２８及び３３２に関連した回転角を、例えば図６の第１のマーカー３００と同様であってよい水平線（図示せず）に対して計算することができる。従って、回転角は、患者の解剖学的構造に対して、例えば恥骨２０４の平面に対して計算することができる。
【００３５】
図８は、患者内の胎児頭２０６の位置を監視するために輪郭及び回転の両方を使用して画像を表示する一例を示す。例えば、図３の段階２２５で第１のボリュームを取得し調節した後、図５の第１の画像２７０及び第１の輪郭２７６を、図７の第１の画像３２０及び第１の中線３２８と同時に表示装置１１８上に示すことができる。これらの２つの相異なる画像及びマーキングが、分娩の進行を追跡するための情報をオペレータに提供し、オペレータは回転が所望の方向に動いていることを検証することができる。
【００３６】
第２のボリュームを取得して保存した後、第１及び第２の輪郭２７６及び２８４を含む第２の画像２７２が、第１及び第２の中線３２８及び３３２をオーバーレイした第２の画像３２２と共に表示される。第１の輪郭２７６及び第１の中線３２８は第１の色、表示線の太さ、輝度などで表示することができ、他方、第２の輪郭２８４及び第２の中線３３２は異なる表現で示すことができる。これにより、オペレータは２つのボリュームの取得の間での分娩の進行状況を容易に見ることが可能になる。別の実施形態では、頭頂角の測定もまたオペレータによって行って、縦断面画像上に表示することができる。
【００３７】
第１、第２及びその後のボリュームは、任意の超音波システム、例えばミニチュア型システム、小形システム又はポータブル・カート型システムを使用して取得することができる。従って、使用されるシステムは、システムの入手可能性、並びにシステムを患者に接近させるための利用可能な部屋によって、決定することができる。また、輪郭、角度測定値及び中線測定値は、患者の居る部屋内で得ることができ、或いは患者から離れて得ることができる。ボリューム・データはまた、測定値を得るため及び／又は比較するための異なるシステム又はワークステーションに転送することができる。
【００３８】
図９は、３Ｄ超音波データを取得するように構成されたトランスデューサ１３２を持つ３Ｄ対応ミニチュア型超音波システム１３０を例示する。例えば、トランスデューサ１３２は、図１のトランスデューサ１０６に対して前に述べたようにトランスデューサ素子１０４の２Ｄアレイを持つことができる。オペレータからの指令を受けるためにユーザ・インターフェース１３４が設けられる（これはまた、一体型表示装置１３６を含むこともできる）。本書で用いる「ミニチュア型」とは、超音波システム１３０が手持ち式又は持ち運び型装置であること、或いは人の手、ポケット、書類カバンの大きさのケース又はリュックサックの中に入れて運べるように構成されていることを意味する。例えば、超音波システム１３０は、例えば、深さがほぼ２．５吋、幅がほぼ１４吋、及び高さがほぼ１２吋である典型的なラップトップ型コンピュータの大きさを持つ持ち運び型装置であってよい。超音波システム１３０は約１０ポンドの重量を持つものであってよく、このためオペレータによって容易に運搬することができる。また、一体型表示装置１３６（例えば、内部表示装置）が設けられ、これは医学的画像を表示するように構成される。
【００３９】
超音波データは、有線又は無線ネットワーク１５０を介して（或いは、例えば、直列又は並列ケーブル又はＵＳＢボートを介しての直接接続により）外部装置１３８へ送ることができる。実施形態によっては、外部装置１３８はコンピュータであるが、又は表示装置を持つワークステーションであってよい。その代わりに、外部装置１３８は、持ち運び型超音波システム１３０から画像データを受け取って、一体型表示装置１３６よりも高い解像度を持つことのできる画像を表示又は印刷することのできる別個の表示装置又はプリンタであってよい。
【００４０】
別の例として、超音波システム１３０は３Ｄ対応のポケットサイズの超音波システムであってよい。例えば、ポケットサイズの超音波システムは、幅がほぼ２吋、長さがほぼ４吋、深さがほぼ０．５吋であり、重量が３オンス未満である。 ポケットサイズの超音波システムは、表示装置、ユーザ・インターフェース（すなわち、キーボード）及びトランスデューサに接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート（全て図示せず）を含むことができる。ここで、異なる寸法、重量及び電力消費量を持つミニチュア型超音波システムと関連して様々な実施形態を具現化することができることに留意されたい。
【００４１】
図１０は、持ち運び型又はポケットサイズの超音波イメージング・システム１７６を例示しており、このシステムでは、表示装置１４２及びユーザ・インターフェース１４０が単一のユニットを形成する。例えば、ポケットサイズの超音波イメージング・システム１７６は、幅がほぼ２吋、長さがほぼ４吋、深さがほぼ０．５吋であり、重量が３オンス未満であるポケットサイズ又は掌サイズの超音波システムであってよい。表示装置１４２は、例えば、３２０×３２０画素のカラーＬＣＤ表示装置（そこには医学的画像１９０を表示することができる）であってよい。複数のボタン１８２より成るタイプライタ状のキーボード１８０を、随意選択により、ユーザ・インターフェース１４０の中に含めることができる。
【００４２】
多機能制御ボタン１８４の各々には、システムの動作モードに従って機能を割り当てることができる。従って、多機能制御ボタン１８４の各々は、複数の異なる作用を提供するように構成することができる。多機能制御ボタン１８４に関連したラベル表示区域１８６は、表示装置１４２上に必要に応じて含めることができる。システム１７６はまた、特殊目的の機能のための追加のキー及び／又は制御ボタン１８８を持つことができ、特殊目的の機能には、例えば、限定するものではないが、「フリーズ」、「深度制御」、「利得制御」、「カラー・モード」、「印刷」及び「保存」を含むことができる。
【００４３】
図９及び１０の小形のシステムは、設置面積が小さく、持ち運ぶことができ、且つ１つの場所から次の場所へ容易に動かすことができるので、有利であろう。その上、小形のシステムは、患者の家庭又は出産センタのような病院以外の環境で分娩を診察するために用いることができ、或いは病院への患者の搬送中に医療従事者によって使用することができる。
【００４４】
図１１は、移動可能な基部１４７上に設けられたコンソール型超音波イメージング・システム１４５を例示する。コンソール型超音波イメージング・システム１４５は、カート型システムと呼ぶこともできる。表示装置１４２及びユーザ・インターフェース１４０が設けられており、ここで、 表示装置１４２がユーザ・インターフェース１４０とは別々にする又はそれから分離可能にすることができることを理解されたい。ユーザ・インターフェース１４０は随意選択によりタッチスクリーンにすることができ、これにより、オペレータは表示された図形及びアイコンに触れることによってオプションを選択することができると共に、輪郭を描くことができ、並びに／又は患者の解剖学的構造及び／又は胎児頭の位置を検出するために使用される画像内の点を選択することができる。システム１４５は、プローブを受け入れるための少なくとも１つのプローブ・ポート１６０を持つ。
【００４５】
ユーザ・インターフェース１４０はまた、希望により又は必要に応じて、及び／又は典型的には規定された通りにポータブル超音波イメージング・システム１４５を制御するために使用することのできる制御ボタン１５２を含む。ユーザ・インターフェース１４０は、表示することのできる超音波データ及び他のデータと相互作用すると共に、情報を入力し、また走査パラメータを設定し変更するためにユーザが物理的に操作することのできる多数のインターフェース・オプションを提供する。インターフェース・オプションは、特定の入力、プログラム可能な入力、背景入力などのために使用することができる。例えば、キーボード１５４及びトラック・ボール１５６を設けることができる。
【００４６】
少なくとも１つの実施形態の技術的効果は、超音波を使用して分娩の進行状況を監視する能力である。別の実施形態は、時間につれての超音波ボリューム内の対象物の動きを監視することである。分娩では、胎児頭の位置を患者の解剖学的構造に対して、例えば恥骨に対して監視することができる。時間につれて、異なる超音波データ・ボリュームを取得して、同じ配向を持つように調節し、このようにして胎児頭の移動（又は、移動のないこと）を判定することができ、これにより、分娩を手助けするために付加的な処置を行うのが望ましいのかどうか決定することができる。胎児頭の位置は、例えば、輪郭、胎児頭と解剖学的構造との間の角度関係、及び／又は胎児頭に基づいて規定された中線の回転により、示すことができる。ここで、上記の説明は例を示すことであり且つ限定を表すものでもないことを理解されたい。例えば、上述の様々な実施形態（及び／又はその様々な態様）は互いに組み合わせて用いることができる。その上、特定の状況又は材料を本発明の範囲から逸脱せずに本発明の教示に適応させるように多くの修正を為すことができる。本書で述べた材料の寸法及び種類が本発明のパラメータを規定することを意図しているが、それらは制限ではなく、模範的な実施形態である。上記の説明を検討すると、当業者には多くの他の実施形態が明らかであろう。従って、発明の範囲は、特許請求の範囲の記載と共に、該記載と等価な全ての範囲を参照して決定すべきである。特許請求の範囲の記載では、「含む」及び「その場合において」と云う用語は「有する」及び「その場合」と云う用語とそれぞれ等価なものとして用いられている。更に、特許請求の範囲の記載において、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は単にラベルとして用いられていて、それらの対象について数に関する要件を課しているものではない。更に、特許請求の範囲が「手段＋機能」形式で記載されていず、また特許請求の範囲は、構造についての記載のない機能の記述の後に用語「手段」を記載したものでないなら、米国特許法３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．ξ１１２、第６項に基づいて解釈されるべきではない。
【００４７】
本明細書は、最良の形態を含めて、本発明を開示するための様々な例を使用しており、また任意の装置又はシステムを製作し使用すること及び任意の取り入れられた方法を遂行することを含めて、当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって規定されているが、当業者にとって考えられる他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載とは異ならない構造的素子を持っている場合、又はそれらが特許請求の範囲の文字通りの記載とは実質的な差異のない等価な構造的素子を含んでいる場合、特許請求の範囲の中に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に従って形成された超音波システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って超音波イメージングを使用して分娩の進行の一例を示す写図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って分娩第２期の進行状況を評価するためのようなボリューム内の対象物の動きを追跡するために超音波を使用する方法を例示する流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態に従って超音波データ・ボリュームに基づいて３つの直交画像を例示する写図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って胎児頭の輪郭に基づいて分娩の進行状況を決定する一例を示している写図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って患者の解剖学的構造と胎児頭との間の角度関係に基づいて分娩の進行状況を決定する一例を示している写図である。
【図７】本発明の一実施形態に従って胎児頭の中線の回転に基づいて分娩の進行状況を決定する一例を示している写図である。
【図８】本発明の一実施形態に従って患者の中の胎児頭の位置を監視するために輪郭と回転の両方を使用した画像を例示する写図である。
【図９】本発明の一実施形態に従って形成された３Ｄ対応ミニチュア型超音波システムを例示する概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従って形成された持ち運び型又はポケット・サイズの超音波イメージング・システムを例示する概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従って形成されたコンソール型超音波イメージング・システムを例示する概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  超音波システム
１０４  素子
１０６  トランスデューサ
１１４  メモリ
１２２  メモリ
１３０  ミニチュア型超音波システム
１３２  トランスデューサ
１３４  ユーザ・インターフェース
１３６  一体型表示装置
１４０  ユーザ・インターフェース
１４２  表示装置
１４５  コンソール型超音波イメージング・システム
１４７  移動可能な基部
１５２  制御ボタン
１５４  キーボード
１５６  トラックボール
１６０  プローブ・ポート
１７６  超音波イメージング・システム
１８０  キーボード
１８２  ボタン
１８４  多機能制御ボタン
１８６  ラベル表示区域
１８８  追加のキー及び／又は制御ボタン
１９０  医学的画像
２００  第１の画像
２０２  第２の画像
２０４  恥骨
２０６  胎児頭
２０８  第１の図面
２１０  第２の図面
２１２  矢印
２１４  矢印
２４０  第１の画像
２４２  第２の画像
２４４  第３の画像
２４６  第１の目印
２４８  第２の目印
２５０  第１の部分
２５２  第２の部分
２５４  第１の部分
２５６  第２の部分
２７０  第１の画像
２７２  第２の画像
２７４  第３の画像
２７６  第１の輪郭
２７８  第１の点
２８０  第２の点
２８２  第３の点
２８４  第２の輪郭
２８６  第３の輪郭
２８８  頭
３００  第１のマーカー
３０２  第２のマーカー
３０４  第１のマーカー
３０６  第２のマーカー
３０８  第１のマーカー
３１０  第２のマーカー
３２０  第１の画像
３２２  第２の画像
３２４  第１の図面
３２６  第２の図面
３２８  第１の中線
３３０  第１の中線３３０
３３２  第２の中線
３３４  第２の中線
【図１】
0005400343.tif 000002
【図３】
0005400343.tif 000003
【図９】
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【図１０】
0005400343.tif 000005
【図１１】
0005400343.tif 000006
【図２】
0005400343.tif 000007
【図４】
0005400343.tif 000008
【図５】
0005400343.tif 000009
【図６】
0005400343.tif 000010
【図７】
0005400343.tif 000011
【図８】
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